2017-2018學(xué)年人教版必修1 第3章第1節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì) 教案 省賽一等獎(jiǎng)

第1節(jié)金屬的化學(xué)性質(zhì)第1課時(shí)三維目標(biāo)知識(shí)與技能1.掌握鈉、鎂、鋁、鐵的重要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)鈉是一種活潑的金屬。2.了解鈉、鎂、鋁、鐵的存在及用途。過(guò)程與方法1.采用實(shí)驗(yàn)探究法，按照思考、交流、實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、得出結(jié)論的方法進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。2.發(fā)揮學(xué)生主體作用，做好探究性實(shí)驗(yàn)。情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.通過(guò)介紹鈉的用途，如制取過(guò)氧化鈉，指出化學(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位，激發(fā)學(xué)生報(bào)效國(guó)家的責(zé)任感。2.通過(guò)介紹鋁的冶煉，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的科學(xué)精神和嚴(yán)格求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。3.通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)化學(xué)的奧妙，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)重點(diǎn)鈉的氧化和鈉與水的反應(yīng)教學(xué)難點(diǎn)鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察教具準(zhǔn)備多媒體及課件，鈉、過(guò)氧化鈉、鋁箔、還原鐵粉、酚酞、鹽酸、氫氧化鈉、肥皂液、水、試管架、試管、玻璃片、小刀、鑷子、濾紙、坩堝、坩堝鉗、三腳架、泥三角、酒精燈、砂紙、燒杯、酒精噴燈、棉花、火柴、水槽、蒸發(fā)皿、膠塞、導(dǎo)管、圖片。教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課五千年前人類進(jìn)入青銅器時(shí)代，三千年前進(jìn)入鐵器時(shí)代，20世紀(jì)鋁合金成為僅次于鐵的金屬材料。金屬在人類社會(huì)發(fā)展、改善人類生活方面起著重要的作用。金屬和它的化合物有著截然不同的性質(zhì)，例如：鋁是一種常見(jiàn)金屬，具有金屬的通性（導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性），高溫時(shí)可以燃燒，而氧化鋁卻耐高溫，為什么？本章就來(lái)討論它們的性質(zhì)。推進(jìn)新課[板書]第一節(jié)金屬的化學(xué)性質(zhì)思考與交流：1.舉例說(shuō)明金屬能發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)。生：金屬與氧氣的反應(yīng);金屬與酸的反應(yīng);金屬與一些鹽溶液的反應(yīng)……教師精講：金屬可以與非金屬反應(yīng)、可以與酸反應(yīng)、可以與水反應(yīng)、可以與某些鹽反應(yīng)等等。如：2Mg+O2====2MgO3Fe+2O2Fe3O4Fe+CuSO4====Cu+FeSO42.多媒體投影課本圖3-2分析：圖3-2四幅圖分別是鋁絲與CuSO4溶液反應(yīng)形成銅樹(shù)、鎂條燃燒、銅絲與AgNO3溶液反應(yīng)形成銀樹(shù)、鎂條與鹽酸反應(yīng)。思考與討論：鎂條燃燒發(fā)生了什么反應(yīng)？銅樹(shù)、銀樹(shù)是怎樣形成的？這些反應(yīng)有什么特點(diǎn)？它們各屬于什么反應(yīng)類型？寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式。[板書]置換反應(yīng)2Al+3CuSO4====3Cu+Al2(SO4)3Cu+2AgNO3====2Ag+Cu(NO3)2Mg+2HCl====MgCl2+H2↑化合反應(yīng)2Mg+O2====2MgO[板書]（一）金屬與氧氣的反應(yīng)[實(shí)驗(yàn)3-1]切開(kāi)金屬鈉前先觀察鈉的表面，以便與切后進(jìn)行比較。切割金屬鈉在玻璃片上進(jìn)行。[觀察現(xiàn)象]生：取出的金屬鈉表面有一灰黃色層，切開(kāi)后的切口處露出銀白色光澤；切口在空氣中露置一會(huì)兒，會(huì)逐漸變暗；久置表面還會(huì)形成溶液，再變成白色粉末。講解：實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，鈉具有金屬光澤，質(zhì)軟。放置后，鈉表面逐漸變暗生成新物質(zhì)。[實(shí)驗(yàn)改進(jìn)]（1）取兩支口徑不同而長(zhǎng)短適當(dāng)?shù)脑嚬埽恢г嚬茌^小，可以緊密地放到另一支試管里而不留下較多空隙。先在口徑較大的試管里注入1mL潔凈的煤油，取金屬鈉一小塊（黃豆大?。?，除去表面已經(jīng)發(fā)生變化的部分，露出金屬光澤，放入盛有煤油的試管里。在試管底部緩緩加熱，等鈉熔化后，插入較小口徑的試管，把鈉壓擠在兩個(gè)試管之間，成為一個(gè)薄層，鈉的顏色和光澤就清楚地顯現(xiàn)出來(lái)。然后在兩支試管口間的縫隙涂上石蠟，以隔絕空氣。這樣可使鈉的光澤在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不至消失。（2）選取一根管壁較薄的玻璃管，用布包裹著玻璃管像使用鉆孔器一樣，慢慢地鉆入大的鈉塊里，使管中填有一段銀白色的金屬鈉。用玻璃棒把鈉推到管的中央，然后用蠟封好玻璃管的兩端，樣品可以長(zhǎng)期保存和使用。[實(shí)驗(yàn)3-2]實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鈉先熔化后燃燒，燃燒時(shí)火焰呈黃色，最后生成的固體呈淡黃色。講解：(1)鈉的燃燒實(shí)驗(yàn)在坩堝里進(jìn)行比較規(guī)范。在石棉網(wǎng)上或蒸發(fā)皿里進(jìn)行也比較安全，而且現(xiàn)象的能見(jiàn)度較大。如在火焰上方罩一個(gè)干燥的小燒杯，還可以看到燒杯壁上附著的淡黃色的Na2O2。（2）做此實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意，鈉開(kāi)始燃燒后立即撤掉酒精燈。[板書]2Na+O2Na2O2[小結(jié)]活潑金屬容易與氧氣反應(yīng)生成氧化膜，氧化膜疏松就不能保護(hù)內(nèi)層金屬（如鐵等），氧化膜致密就可以保護(hù)內(nèi)層金屬不被繼續(xù)氧化（如鋁、鎂等）。提問(wèn)：點(diǎn)燃鎂條時(shí)為什么要用砂紙打磨？思考回答：鎂條表面覆蓋著致密的氧化膜，阻止內(nèi)部金屬繼續(xù)被氧化，因此要用砂紙打磨。［科學(xué)探究1］首先提出“鋁與氧氣能否反應(yīng)”的問(wèn)題，然后分析若能反應(yīng)應(yīng)控制的條件，如：選鋁塊、鋁條還是鋁箔？需不需要加熱？再分別用未打磨的鋁箔和已打磨的鋁箔在火焰上加熱。鋁箔厚度要適當(dāng)。太薄，用砂紙打磨除去氧化膜時(shí)難以操作或鋁箔破損。打磨時(shí)用精細(xì)砂紙較易打磨?，F(xiàn)象：將未打磨的鋁箔在酒精燈火焰上加熱，發(fā)現(xiàn)鋁箔發(fā)紅蜷縮，變暗失去光澤，熔化不落下（表面有氧化膜，因此不能燃燒）。將已打磨的鋁箔在酒精燈火焰上加熱，發(fā)現(xiàn)鋁箔也蜷縮，變暗失去光澤，熔化不落下（打磨后鋁箔表面又很快形成氧化膜，阻止了鋁的燃燒）?？勺寣W(xué)生討論若要觀察到鋁的燃燒應(yīng)采取哪些措施。例如，增大鋁與空氣（或火焰）的接觸面，將鋁粉撒到火焰上；提高反應(yīng)的溫度，即將鋁箔略卷，尖端夾一根火柴，然后將火柴引燃，把火柴和鋁箔一起伸入到氧氣瓶中，均可觀察到耀眼的白光。[小結(jié)]鋁容易被氧化，使鋁表面形成致密的氧化膜。［科學(xué)探究2］將打磨過(guò)的鋁箔（或在酸中處理后，用水洗凈）加熱至熔化，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：熔化的鋁仍不滴落。分析：鋁的性質(zhì)活潑，打磨過(guò)的鋁在空氣中又很快生成一層新的氧化膜。應(yīng)用：鋁制品可以較長(zhǎng)時(shí)間使用。講述：鐵、鋁或銅制水壺可用來(lái)燒水，說(shuō)明這幾種金屬與熱水不反應(yīng)，是不是所有金屬都不與水發(fā)生反應(yīng)呢？[板書]（二）金屬與水的反應(yīng)［實(shí)驗(yàn)3-3］說(shuō)明：(1)鈉與水的反應(yīng)若在燒杯中進(jìn)行，可讓學(xué)生完成，但燒杯口上應(yīng)蓋一張塑料片，以防止鈉反應(yīng)時(shí)鈉塊或液體飛濺傷人。應(yīng)提示學(xué)生觀察反應(yīng)時(shí)鈉所處的部位、形態(tài)、鈉球的運(yùn)動(dòng)和大小變化情況、周圍水霧的產(chǎn)生和發(fā)出的響聲，以及溶液的顏色變化等。如果教師演示，最好用玻璃水槽代替燒杯，用投影儀投影，以利于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（2）補(bǔ)充鈉與水反應(yīng)收集氣體的實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證反應(yīng)生成的氣體是氫氣。[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]生：鈉浮在水面，熔成小球并在液面上迅速游動(dòng);鈉球周圍有水霧，有時(shí)可能有火花，或伴有爆鳴聲;鈉球在反應(yīng)中逐漸變小，最后消失;滴加酚酞的溶液變成紅色。[結(jié)論]金屬鈉可以與水反應(yīng)（生成堿和氫氣）。思考：金屬鈉應(yīng)如何保存？（師生活動(dòng)）大量金屬鈉應(yīng)密閉保存，少量鈉要保存在煤油中（鈉不與煤油反應(yīng)且密度較煤油大）。思考：鈉有哪些物理性質(zhì)？[師生小結(jié)]金屬鈉質(zhì)地較軟，可以用刀切割。切開(kāi)外皮后，可以看到鈉的“真面目”——呈銀白色，具有美麗的光澤。鈉是熱和電的良導(dǎo)體，密度g·cm-3，比水的密度還小，能浮在水面上，熔點(diǎn)℃，沸點(diǎn)℃。[深入]能與冷水反應(yīng)的金屬除鈉外，還有鉀、銣、銫、鈣等，鎂可以與熱水反應(yīng)。試寫出金屬鉀、鈣與水反應(yīng)的方程式。［科學(xué)探究］先讓學(xué)生用生活中的事例說(shuō)明鐵不能與冷水或熱水反應(yīng)。再提出若繼續(xù)提高溫度能否進(jìn)行反應(yīng)等問(wèn)題展開(kāi)討論（如將鐵塊燒紅插入水中，或?qū)㈣F粉與水蒸氣在高溫下反應(yīng)等），逐漸引入到鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的主題。鐵粉與水蒸氣反應(yīng)，應(yīng)從水蒸氣的產(chǎn)生、鐵粉與水蒸氣反應(yīng)、反應(yīng)產(chǎn)物的檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)討論反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)。即導(dǎo)出教材“鐵與水蒸氣反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)裝置，如下圖左。課堂上若演示一下更能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，演示時(shí)反應(yīng)要在噴燈加熱的條件下進(jìn)行，硬質(zhì)玻璃管中的鐵粉應(yīng)與石棉絨混合。在此基礎(chǔ)上再提出，用三支試管如何改進(jìn)反應(yīng)裝置，總結(jié)改進(jìn)后的方案（如下圖右）。最后介紹教科書中的實(shí)驗(yàn)裝置，討論該裝置各部分的作用和裝置的優(yōu)點(diǎn)，然后用此裝置進(jìn)行演示。鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)裝置圖說(shuō)明：教科書中介紹的是用一支試管完成鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，試管底部塞有一團(tuán)潮濕的棉花，在濕棉花左邊放有鐵粉，蒸發(fā)皿中放肥皂水（或在水中加幾滴洗滌劑）。整套裝置試管口應(yīng)低于試管底。鐵粉與濕棉花的距離可近一些，加熱時(shí)用一盞酒精燈先后加熱兩處。反應(yīng)產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入到肥皂水中吹成氫氣泡，再用燃著的火柴去點(diǎn)燃，可發(fā)出爆鳴聲。這一實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)間短且很安全。注意：（1）鐵粉不需要與石棉絨混合，因改用酒精燈加熱，溫度比用噴燈加熱時(shí)低。（2）酒精燈應(yīng)先在放濕棉花的位置上加熱一會(huì)兒，待試管底部溫度略高，且有部分水形成蒸汽時(shí)，再將酒精燈移至放鐵粉的位置加熱，可防止發(fā)生倒吸現(xiàn)象。（3）加熱一會(huì)兒后再將導(dǎo)管插入到肥皂水中，最初插入時(shí)吹起的是空氣泡。肥皂水不宜太稀，否則吹起的氫氣泡太小，點(diǎn)燃時(shí)難以有較大的爆鳴聲。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先從肥皂水中撤出導(dǎo)管，再移去燃著的酒精燈。現(xiàn)象：加熱時(shí)試管內(nèi)鐵粉紅熱，點(diǎn)燃肥皂泡可聽(tīng)到爆鳴聲。結(jié)論：鐵可以與高溫水蒸氣反應(yīng)。反應(yīng)方程式：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2(g)[小結(jié)]活潑金屬可以與冷水反應(yīng)，較活潑金屬（如鎂、鐵）可以與熱水或水蒸氣發(fā)生反應(yīng)。［例題剖析］（例1）把貯存在煤油里的金屬鈉取出后，切取一小塊投入水中。往反應(yīng)后的水溶液中加入酚酞試液，呈紅色。試回答下列問(wèn)題：(1)能用小刀切開(kāi)金屬鈉，截面的色澤很快消失，這說(shuō)明什么？(2)鈉投入水中有哪些主要現(xiàn)象？這說(shuō)明鈉哪些性質(zhì)？(3)在反應(yīng)后的水溶液里加入酚酞試液，顯紅色，這是為什么？生：(1)說(shuō)明金屬鈉很軟。鈉表面呈銀白色光澤。由于鈉的化學(xué)性質(zhì)很活潑，表面很快被氧化而失去光澤變暗。(2)金屬鈉熔化成小球，在水面游動(dòng)并發(fā)出“嘶嘶”聲，不久小球消失。這些現(xiàn)象說(shuō)明鈉的密度比水小。鈉能與水劇烈反應(yīng)，且是放熱反應(yīng)，放出的熱量使未反應(yīng)的金屬鈉熔化成液態(tài)形成小球狀，這也說(shuō)明鈉的熔點(diǎn)較低；由于鈉浮在水面，表面接觸部位先發(fā)生反應(yīng)，放出的氫氣推動(dòng)小球游動(dòng)，但受力不均故小球不斷滾動(dòng)。由于水遇到熔融的小球迅速汽化而發(fā)出聲音。(3)鈉與水反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉，使溶液呈堿性，所以酚酞顯紅色。（例2）對(duì)于下列有關(guān)金屬鈉的敘述，正確的是（）A.由于鈉比較活潑，所以它能從溶液中置換出金屬活動(dòng)順序表中鈉后面的金屬個(gè)鈉原子能失去1個(gè)電子，1個(gè)鎂原子能失去2個(gè)電子，所以鎂的還原性比鈉強(qiáng)C.鈉能把鈦、鋯等金屬?gòu)娜廴邴u化物里還原出來(lái)L1mol·L-1的鹽酸分別與1mol鈉、鎂、鋁反應(yīng)，所生成的氫氣的量相等教師精講：金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡哂泻軓?qiáng)的還原性，按理金屬鈉能把較不活潑的金屬?gòu)乃鼈兊柠}中置換出來(lái)，但若是鹽溶液，鈉首先要和溶液中的水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉繼續(xù)與鹽溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。如鈉投入FeCl3溶液中的化學(xué)反應(yīng)為：2Na+2H2O====2NaOH+H2↑FeCl3+3NaOH====Fe(OH)3↓+3NaCl因此，鈉與鹽溶液反應(yīng)，不會(huì)有金屬單質(zhì)被鈉置換出來(lái)。若鹽是熔融狀態(tài)，則金屬鈉能將較不活潑的金屬置換出來(lái)。如鈉可以把鈦、鋯、鈮、鉭等金屬?gòu)乃鼈兊娜廴邴u化物中置換出來(lái)。題中A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。B項(xiàng)中比較鈉、鎂兩種金屬的還原性強(qiáng)弱，物質(zhì)還原性的強(qiáng)弱是由其失電子的能力大小所決定的，與失電子多少無(wú)關(guān)。由于鈉原子的半徑比鎂原子的半徑大，因此鈉原子中原子核與最外層電子間的相互作用較弱，最外層的1個(gè)電子易失去，故還原性鈉強(qiáng)于鎂，B項(xiàng)錯(cuò)誤。D項(xiàng)中所述金屬與酸反應(yīng)的本質(zhì)是金屬把H+還原成氫氣放出，呈不同化合價(jià)的金屬與酸反應(yīng)消耗H+的量和生成氫氣的量有如下規(guī)律：呈+1價(jià)的1mol金屬(如Na)能還原1molH+，生成1mol氫原子，即mol氫氣；呈+2價(jià)的1mol金屬(如Mg)能還原2molH+，生成2mol氫原子，即1mol氫氣；呈+3價(jià)的1mol金屬(如Al)能還原3molH+，生成3mol氫原子，即mol氫氣。D項(xiàng)中的鹽酸只含molH+，因此酸為不足量，金屬過(guò)量，生成氫氣的量應(yīng)按酸計(jì)算，酸完全反應(yīng)均生成mol氫原子，即mol氫氣，但忽視了剩余的鈉還能與溶液中的水反應(yīng)生成氫氣(水能微弱電離出H+，H2OH++OH-，故鈉與水反應(yīng)的本質(zhì)同樣是與H+反應(yīng))，故1mol鈉與鹽酸反應(yīng)能生成mol氫氣。1mol鈉、鎂、鋁分別與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣的量的關(guān)系應(yīng)是n(Na)＞n(Mg)=n(Al)，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C（例3）把一塊表面已部分被氧化的鈉g放入10g水中，得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣224mL。求(1)若將金屬鈉表面的氧化物均視為氧化鈉，試求該氧化鈉的質(zhì)量。(2)所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和該溶液的物質(zhì)的量濃度(溶液的密度為dg·cm-3)。教師精講：根據(jù)題意，一塊表面為Na2O的鈉塊g投入10g水中，發(fā)生如下反應(yīng)：①Na2O+H2O====2NaOH②2Na+2H2O====2NaOH+H2↑由題給H2的體積，通過(guò)②式可計(jì)算出鈉的質(zhì)量以及Na2O的質(zhì)量。計(jì)算溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，要注意溶質(zhì)是NaOH，而溶液的質(zhì)量等于g減去氫氣的質(zhì)量。解析：(1)設(shè)金屬鈉質(zhì)量為x，與水反應(yīng)生成NaOH的質(zhì)量為y。2Na+2H2O====2NaOH+H2↑2×23g2×40g22400mLxy224mL列比例式后解得x=gy=g由此可得m(Na2O)=g=0.31g。(2)設(shè)gNa2O與水反應(yīng)生成NaOH的質(zhì)量為z。Na2O+H2O====2NaOH62g2×40ggz列比例式后解得z=gNaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=%c(NaOH)×40g·mol-1=%×1000dg·L-1c(NaOH)=dmol·L-1答案：(1)氧化鈉的質(zhì)量為g(2)氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為％，氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度為dmol·L-1［課堂小結(jié)］本節(jié)課我們討論了金屬的兩個(gè)化學(xué)性質(zhì):（1）金屬與氧氣的反應(yīng);（2）金屬與水的反應(yīng)。我們共同完成了3個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和2個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，明確了金屬的性質(zhì)，同時(shí)有意識(shí)地鍛煉觀察能力和思維能力。板書設(shè)計(jì)第一節(jié)金屬的化學(xué)性質(zhì)（一）金屬與氧氣的反應(yīng)4Na+O2====2Na2O(常溫下變暗)2Na+O2Na2O2(黃色火焰)淡黃色固體4Al+3O22Al2O3(二）金屬與水的反應(yīng)2Na+2H2O（g)====2NaOH+H2↑3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2活動(dòng)與探究1.取一支小試管，向其中加入等體積的水和煤油，然后把一小塊Na放入到試管中，可以觀察到什么現(xiàn)象？并解釋?，F(xiàn)象解釋結(jié)論隨堂練習(xí)1.下列關(guān)于金屬鈉的敘述正確的是（